Piidioksidia, joka tunnetaan myös nimellä SiO2, nanopiidioksidia tai mikropiidioksidia, käytetään hammastahnassa, sementissä, synteettisessä kumissa, korkean suorituskyvyn polymeerissä tai elintarvikkeissa sakeutusaineena, adsorbenttina, paakkuuntumisenestoaineena tai hajusteiden ja makujen kantajana. Alla opit lisää nanopiidioksidin ja mikrosilican käytöstä ja siitä, miten ultrasonicsin sonomekaaniset vaikutukset voivat parantaa prosessin tehokkuutta ja lopputuotteen suorituskykyä tekemällä parempia piidioksidisuspensioita ja helpottamalla piidioksidin nanohiukkasten synteesiä.

Nanopiidioksidin (SiO2) ultraäänidispersion edut

Piidioksidia on saatavana monenlaisina hydrofiilisenä ja hydrofobisena, ja sen erittäin hienohiukkaskoko on muutaman mikrometrin kokoinen, jotta joitakin nanometrejä. Tyypillisesti piidioksidi ei ole hyvin hajallaan kastelussa. Se myös lisää paljon mikrokupleja tuotteen muotoiluun. Ultrasonication on tehokas prosessitekniikka mikropiidioksidin ja nanopiidioksidin hajottamiseksi ja liuenneen kaasun ja mikrokuplien poistamiseksi koostumuksesta.

Ultraäänidispersio on tekniikka, joka käyttää korkean intensiteetin, matalataajuisia ultraääniaaltoja hiukkasten hajottamiseksi ja deagglomeroitumiseksi nestemäisessä väliaineessa. Piidioksidin ja nanopiidioksidin dispersiossa ultraäänidispersio tarjoaa useita etuja:
 

Piidioksidin hiukkaskoon merkitys

Moniin nanokokoisten tai mikrokokoisten piidioksidin käyttökohteisiin on erittäin tärkeää, että dispergointi on hyvä ja yhtenäinen. Usein tarvitaan yksidispersiopilikaattia, esimerkiksi hiukkaskoon mittaamiseen. Erityisesti musteissa tai pinnoitteissa ja polymeereissä käytettäväksi naarmuuntumiskestävyyden parantamiseksi piidioksidihiukkasten on oltava riittävän pieniä, jotta ne eivät häiritse näkyvää valoa, jotta vältytään sameudelta ja ylläpidetään läpinäkyvyyttä. Useimpien pinnoitteiden piidioksidihiukkasten on oltava pienempiä kuin 40nm tämän vaatimuksen täyttämiseksi. Muissa sovelluksissa piidioksidihiukkasten taajama estää jokaisen yksittäisen piidioksidihiukkasen vuorovaikutuksen ympäröivän materiaalin kanssa.
Ultraäänihomogenisaattorit ovat tehokkaampia dispergoituvassa piidioksidissa kuin muut korkean leikkaussekoituksen menetelmät, kuten pyörivät sekoittimet tai säiliön sekoittimet. Alla olevassa kuvassa on tyypillinen tulos sulatetun piidioksidin ultraäänidispersiosta veteen.

Fumed-piidioksidin ultraäänidispersio vedessä

Prosessin tehokkuus piidioksidin koon pienentämisessä

Nanopiidioksidin ultraäänidispersio on parempi kuin muut korkean leikkaussekoituksen menetelmät, kuten IKA Ultra-Turrax. Ultraääni tuottaa pienemmän piidioksidihiukkaskoon ja ultraäänen suspensioita energiatehokkaampi tekniikka. Pohl ja Schubert vertasivat Aerosil 90:n (2%wt) hiukkaskokoa vedessä Ultra-Turraxin (roottori-stator-järjestelmä) avulla Hielscher UIP1000hd (1kW-ultraäänilaite). Alla olevassa kuvassa näkyvät ultraääniprosessin erinomaiset tulokset. Tutkimuksensa tuloksena Pohl totesi, että "Jatkuvassa spesifisen energian EV-ultraääni on tehokkaampi kuin roottori-stator-järjestelmä." Energiatehokkuus ja piidioksidihiukkaskokoyhtenäisyys ovat äärimmäisen tärkeitä tuotantoprosesseissa, joissa valmistuskustannukset, prosessikapasiteetti ja tuotteen laatu ovat tärkeitä.

Ultraääni vs. Ultra-turrax piidioksididispersio

Alla olevat kuvat osoittavat tulokset, jotka Pohl sai sonikoimalla ruiskupakastekuivattuja piidioksidirakeita.

Vasen: REM-kuvat sprayjäädytetyistä piidioksidirakeista ennen ultraäänideagglomeraatiota
Oikealla: TEM-kuvia ultraäänellä dispergoiduista piidioksidifragmenteista
Tutkimus ja kuvat: Pohl ja Schubert, 2004)

Korkean suorituskyvyn ultraäänidispergointilaitteet korkealaatuisille piidioksidiformulaatioille

Hielscher Ultrasonics on saksalainen perheyritys, joka on erikoistunut korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreiden kehittämiseen, valmistukseen ja toimittamiseen nesteiden, kiinteiden kuormitettujen suspensioiden ja tahnojen käsittelyyn. Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit käsittelevät luotettavasti piidioksidilietteitä ja muita nanoeläkkeitä halutun spesifikaation saamiseksi. Jopa tuoteformulaatiot, jotka ovat erittäin herkkiä, hankaavia tai erittäin viskooseja, voidaan tehokkaasti dispergoida ja deagglomeroida ultraäänellä. Kehittyneet ultraäänilaitteemme ovat erittäin monipuolisia ja tarjoavat hienostuneita erä- ja inline-hoitomahdollisuuksia. Luotettavasti korkeat laatustandardit ja toistettavat tulokset ovat ultraäänipiidioksididispersion keskeisiä piirteitä.
Hielscherin huipputeknisissä teollisuusluokan ultraäänilaitteissa on älykäs ja käyttäjäystävällinen valikko, ohjelmoitavat asetukset, automaattinen dataprotokolla integroidulla SD-kortilla, selaimen kaukosäädin ja korkea kestävyys.
Amplitudi on vaikuttavin parametri ultraäänikäsittelyssä. Amplitudi viittaa ultraääniaallon suurimpaan siirtymiseen tai huippuun. Ultraäänidispersiota, deagglomeraatiota ja märkäjyrsintää varten tarvitaan usein suuria amplitudit, jotta voidaan käyttää riittävästi energiaa hiukkaskoon pienentämiseen. Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa poikkeuksellisen suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja.
Pienestä ja keskikokoisesta R:stä&D ja pilotoida ultraäänilaitteita teollisiin järjestelmiin kaupalliseen piidioksidivalmistukseen jatkuvassa tilassa, Hielscher Ultrasonicsilla on oikea ultraääniprosessori, joka kattaa vaatimukset erinomaisesta piidioksidikäsittelystä.

Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Laatu valmistettu Saksassa

Hielscherin ultraäänilaitteet ovat tunnettuja korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppo käyttö mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscherin ultraäänilaitteet käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on uusinta tekniikkaa ja käyttäjäystävällisyyttä. Tietenkin Hielscherin ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Mikä on Piidioksidi (SiO2, Piidioksidi)?

Piidioksidi on kemiallinen yhdiste, joka koostuu piistä ja hapesta kemiallisella kaavalla SiO2 tai piidioksidilla. On olemassa monia erilaisia piidioksidin, kuten sulatettu kvartsi, savupiidioksidi, silikageeli, ja aerogels. Piidioksidia on olemassa yhdisteenä useita mineraaleja ja synteettinen tuote. Piidioksidi on yleisimmin esiintyy luonnossa kvartsi ja eri eläviä organismeja. Piidioksidia saadaan kvartsin kaivos- ja puhdistustekniikalla. Morfisen piidioksidin kolme päämuotoa ovat pyrogeeninen piidioksidi, saostettu piidioksidi ja piidioksidigeeli.

Savupiidioksidi / Pyrogeeninen piidioksidi

Piitetrakloridin (SiCl4) polttaminen happipitoisessa vetyliekissä tuottaa savua SiO2:ta – savupiidioksidia. Vaihtoehtoisesti höyrystyskvartsihiekkaa 3000 °C:n valokaarissa tuottaa myös savuista piidioksidia. Molemmissa prosesseissa amorfisen piidioksidisulakkeen mikroskooppiset pisarat haarautuniksi, ketjumaisiksi, kolmiulotteisiksi sekundaarisiksi hiukkasiksi. Nämä toissijaiset hiukkaset sitten agglomerate valkoiseen jauheeseen erittäin alhainen irtotavarana tiheys ja erittäin korkea pinta-ala. Huokoisen savupiidioksidin ensisijainen hiukkaskoko on 5–50 nm. Savupiidioksidilla on erittäin voimakas paksuuntuminen. Näin ollen savupiidioksidia käytetään täyteaineena silikonielastomeerissa ja viskositeetin säätönä maaleissa, pinnoitteissa, liimoissa, painomusteissa tai tyydyttymättömissä polyesterihartseissa. Savupiidioksidia voidaan käsitellä, jotta se olisi hydrofobinen tai hydrofiilinen joko orgaanisiin nesteisiin tai vesisovelluksiin. Hydrofobinen piidioksidi on tehokas vaahdonestoaine (vaahtoamisestoaine).
Klikkaa tästä, lukea ultraääni kaasunpoistoja ja vaahdonpoisto.
Savupiidioksidi CAS-numero 112945-52-5

Piidioksidihöyry / Microsilica

Piidioksidihöyry on erittäin hieno nanokokoinen jauhe, joka tunnetaan myös mikropiidioksidina. Piidioksidihöyryä ei pidä sekoittaa savupiidioksidiin. Piidioksidihöyryn tuotantoprosessi, hiukkasmorfologia ja käyttökentät eroavat kaikki savupiidioksidin tuotantoprosessista. Piidioksidihöyry on amorfinen, ei-kiteinen, polymorfinen SiO2:n muoto. Piidioksidihöyry koostuu pallomaisista hiukkasista, joiden keskimääräinen hiukkashalkaisija on 150 nm. Piidioksidihöyryn näkyvin käyttö on pozzolaninen materiaali korkean suorituskyvyn betonille. Se lisätään Portland sementti betoni parantaa konkreettisia ominaisuuksia, kuten puristuslujuus, bond lujuus, ja kulutuskestävyys. Tämän lisäksi piidioksidihöyry vähentää betonin läpäisevyyttä kloridi-ionisiin. Tämä suojaa betonin vahviketerästä korroosiolta.
Jos haluat lisätietoja sementin ja piidioksidihöyryn ultraäänisekoitusta, klikkaa tästä!
PiidioksidiHöyry CAS-numero: 69012-64-2, Piidioksidihöyry EINECS-numero: 273-761-1

Saostettu piidioksidi

Saostettu piidioksidi on valkoinen jauhemainen synteettinen amorfinen muoto SiO2. Saostettua piidioksidia käytetään muovin tai kumin täyteaineena, pehmennysaineena tai suorituskyvyn parantamisena, esim. Muita käyttötarkoituksia ovat puhdistus, paksuuntuminen tai kiillotusaine hammastahnoissa.
Jos haluat lisätietoja ultraäänisekoituksesta hammastahnateollisuudessa, klikkaa tästä!
Savupiidioksidin primaarihiukkasten halkaisija on 5–100 nm, kun taas agglomeraattikoko on enintään 40 μm ja keskimääräinen huokoskoko on suurempi kuin 30 nm. Pyrogeenisen piidioksidin tavoin saostettu piidioksidi ei olennaisesti ole mikrohuokoinen.
Savupiidioksidia valmistetaan saostamalla silikaattisuoloja sisältävästä liuoksesta. Neutraalin silikaliuoksen reaktion jälkeen mineraalihapolla, rikkihappo ja natriumsilikaattiliuokset lisätään samanaikaisesti agitaatiolla, kuten ultraääniagitaatiolla, veteen. Piidioksidi saostuu happamissa olosuhteissa. Lisäksi tekijöitä, kuten kesto sademäärä, lisäämällä nopeus reagenssit, lämpötila ja pitoisuus, ja pH, menetelmä ja intensiteetti kiihtyneisyys voi vaihdella ominaisuuksia piidioksidia. Sonomekaaninen levottomuus ultraäänireaktorikammiossa on tehokas menetelmä johdonmukaisen ja yhtenäisen hiukkaskoon tuottamiseksi. Ultraääniagitaatio korkeissa lämpötiloissa välttää geelivaiheen muodostumista.
Lisätietoja nanomateriaalien ultraäänellä avusteisesta saostumista, kuten saostetun piidioksidin, saat napsauttamalla tätä!
Saostettu piidioksidi CAS-numero: 7631-86-9

Kolloidinen piidioksidi / piidioksidi kolloidi

Kolloidinen piidioksidi on hienon huokoisen, amorfisen, enimmäkseen pallomaisen piidioksidihiukkasen suspensio nestemäisessä faasissa.
Piidioksidikoloidien yleisimmät käyttötarkoitukset ovat paperinvalmistuksen kuivatustuki, piikiekkojen kiillotusaine, katalysaattori kemiallisissa prosesseissa, kosteutta absorboiva, kulutusta vastustavien pinnoitteiden lisäaine tai pinta-aktiivinen aine flocculating-, koagointi-, dispergointi- tai vakauttamiseen.
Jos haluat lisätietoja kolloidinen piidioksidi hankausta kestävä polymeeri pinnoitteet, klikkaa tästä!

Kolloidisen piidioksidin tuotanto on monivaiheinen prosessi. Emäksen silikaattiliuoksen osittainen neutralointi johtaa piidioksidiytimet muodostumiseen. Kolloidisten piidioksidihiukkasten alayksiköt ovat tyypillisesti välillä 1–5 nm. Polymerisaation olosuhteista riippuen nämä alayksiköt voidaan yhdistää. Vähentämällä pH alle 7 tai lisäämällä suolaa yksiköt yleensä sulakkeen yhteen ketjuissa, joita kutsutaan usein silikageelit. Muuten alayksiköt pysyvät erillään ja kasvavat vähitellen. Tuloksena olevia tuotteita kutsutaan usein piidioksidisoliksi tai saostetuksi piidioksidiksi. Kolloidinen piidioksidisuspensio stabiloidaan pH:n säädöllä ja tiivistetään esimerkiksi haihduttamalla.
Jos haluat lisätietoja sonomekaanisista vaikutuksista sol-geeliprosesseissa, klikkaa tästä!

Piidioksidi terveysriski

Kuiva tai ilmassa kiteinen silikonidioksidi on ihmisen keuhkosyöpä, joka voi aiheuttaa vakavia keuhkosairauksia, keuhkosyöpää tai systeemisiä autoimmuunisairauksia. Kun piidioksidipölyä hengitetään ja keuhkoihin pääsee, se aiheuttaa arpikudoksen muodostumista ja vähentää keuhkojen kykyä ottaa happea (Silicosis). SiO2:n kastelu ja hajonta nestemäiseen faasiin, esimerkiksi ultraäänihomogenisoinnin kautta, eliminoi inhalaatioriskin. Siksi SiO2:ta sisältävän nestemäisen tuotteen riski aiheuttaa Silicosis- valmistetta on hyvin pieni. Käytä sopivia henkilönsuojaimia, kun käsittelet piidioksidia kuivassa jauheessa!

Kirjallisuus